Membrana Celular Mecanismos de

Trasporte, Potencial de Reposo,

Células Excitables, Potencial de

Acción.

DOCENTE: José Santiago Almeyda Galindo

UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA

FACULTAD DE MEDICINA HUMANA“DANIEL ALCIDES CARRION”

MEMBRANA CELULAR O PLASMÁTICA

“La frontera de la vida”

Estructura de la Membrana Celular

• El grosor de la membrana es de 7.5 a 10 nanómetros (nm).

• No es visible en el microscopio de luz.

• La membrana se compone, casi completamente, de lípidos, proteínas, glucidos adicionalmente presenta colesterol.

Mitocondria

Membrana plasmática

Núcleo

Membrana plasmática

• Los fosfolípidos son el principal componente estructural de todas las membranas celulares.

• Cabeza polar hidrofílica: (glicerol + fosfato + colina, o serina, etc. depende del tipo)

• Dos colas no polares: (dos ácidos grasos) que son hidrofóbicas o anfipáticas.

Lípidos de MembranaCabeza

Símbolo

Colas

Fosfolípidos

Cabezas

hidrofílicas

Colas

hidrofóbicas

Líquido intersticial Exterior de la

Célula

Citoplasma

Interior de la Célula

– Las cabezas hidrofílicas se ubican hacia afuera y sus colas hidrofóbicas se

ubican hacia adentro de la célula.

– los fosfolípidos forman espontáneamente una bicapa o

lámina doble.

Lípidos de Membrana• Esteroides como el Colesterol (célula

animal) y los Fitoesteroles (célula vegetal) cumplen un papel importante regulando la resistencia y la fluidez de las membranas.

• Existen dos tipos generales de proteínas de membrana:

- Proteínas integrales o transmembrana: penetran completamente la bicapa fosfolipídica y tienen regiones hidrofóbicas.

- Proteínas periféricas: no atraviesan toda la bicapa fosfolipídica y carecen de regiones hidrofóbicas (presentan regiones polares o cargadas). Están asociadas a proteínas integrales y a lípidos.

- Proteínas de membrana: permiten el movimiento de materiales a través de la membrana y la recepción de señales químicas desde el ambiente externo de la célula.

Proteínas de Membrana

Proteínas de Membrana

• Carbohidratos como glucosa o galactosa se fijan a proteínas o a fosfolípidos, por fuera de la membrana plasmática, formando glucoproteínas o bien glucolípidos.

• Son importantes para el reconocimiento de moléculas específicas.

• Ayudan a mantener unidas las células vecinas.

Carbohidratos de Membrana

Función de las Proteínas de Membrana• Transporte

• Permiten y regulan el paso de sustancias que por su tamaño o por su carga no atraviesan por difusión la membrana plasmática.

Función de las Proteínas de Membrana

• Comunicación

• Célula – medio extracelular: reciben estímulos eléctricos o químicos (ej. hormonas).

• Célula – célula: reciben y envían estímulos químicos y eléctricos entre las células.

UNION

Estrecha

Desmosomas

Membrana

plasmática

adyacente

Matriz

extracelular

UNION

Comunicante

Función de las Proteínas de Membrana

• Reconocimiento

• Algunas Glucoproteínas (proteína + carbohidrato), hacen específicas las células para un tejido, órgano y hasta para un organismo.

Teoría del Mosaico Fluido• Movimiento de los fosfolípidos:

• Flip - Flop: pueden saltar de una monocapa a la otra; se produce poco por que requiere gran gasto de energía.

• Difusión lateral: cambian de lugar con fosfolípidos vecinos, dentro de la misma monocapa unas 107 veces por segundo.

• Rotación: giran sobre su eje longitudinal con rapidez.

• Flexión: Separación y aproximación de los extremos de las colas, por flexión de las cadenas carbonadas de los ácidos grasos.

Funciones de la Membrana Plasmática

• Protegen la célula o a la organelas del medio externo.

• Mantienen una forma estable de la célula u organela.

• Regulan el transporte de sustancias y energía hacia adentro o hacia afuera de la célula u orgánulo

• Permite la comunicación entre las células adyacentes.

• Permiten el reconocimiento celular.

• Permiten la motilidad de algunas células u orgánulos

Potenciales de membrana y

potenciales de acción

BASES FÍSICAS DE LOS POTENCIALES DE MEMBRANA

1. Potenciales de membrana originados por difusiónProducido por una diferencia de concentración iónica a los dos lados de la membrana.

Membrana

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+ Na+

+ -

-

-

-

+

-

-

-

- +2. Relación entre el potencial de difusión y la diferencia de concentración: Ecuación de Nernst

El nivel del potencial de difusión a través de una membrana que se opone exactamente a la difusión neta de un ion particular a través de la membrana se denomina potencial de Nernst para ese ion.La magnitud de este potencial esta determinada por la proporción entre las concentraciones del ion a ambos lados de la membrana

CALCULO DEL POTENCIAL DE DIFUSIÓN CUANDO LA MEMBRANA ES PERMEABLE A VARIOS IONES DIFERENTES

Cuando una membrana es permeable a varios iones diferentes, el potencial de difusión que se genera depende de tres factores:

1. la polaridad de la carga eléctrica de cada uno de los iones

2. La permeabilidad de la membrana para cada ion

3. Las concentraciones de los respectivos iones en el interior y exterior de la membrana

Así, la fórmula siguiente, que se denomina ecuación de Goldman

POTENCIAL DE MEMBRANA DE REPOSO DE LOS NERVIOSEl potencial de membrana en reposo de las fibras nerviosas grandes cuando no transmiten señales nerviosas es de aproximadamente -90mV.

Origen del potencial de reposo normal de la membrana1. Contribución del potencial de difusión de

potasio.

2. Contribución de la difusión de sodio a través de la membrana de un nervio

3. Contribución de la Bomba de Na+-K+

Potencial de Acción Nervioso

Las señales nerviosas se trasmiten mediante un potencial de acción que son rápidas a las membrana y se extiende a lo largo de una fibra nerviosa.

POTENCIAL DE MENBRANA EN REPOSO

Comienza con el cambio súbita de la membrana negativa en reposo normal

Hasta un potencial positivo termina ubicándose una terminación rápida de nuevo hacia el potencial negativo

Las Fases del Potencial de Acción

IMPULSO NERVIOSO

FASE DE REPOSO

FASE DESPOLARIZACIO

N

FASE DE REPOLARIZACION

++++++++++

Sistema Nervioso Central

- - - - - - - - -

++++++++++

++++------

FASE DE REPOSO

FASE DESPOLARIZACIO

N

DES.Electrica produce el PA

CANAL DE SODIO Y POTASIO POR

EL VOLTAJE

La producción de despolarizacion como de la repolarizaion de la membrana nerviosa durante el P.A es el canal activado por el voltaje tiene una función de repolarizacion a la membrana

Los canales de Na y K,fue tan ingeniosa que les valió el premio nobel Hodgkin y Huxley.

Se utiliza este aparato para insertar dos electrodos en

la fibra nerviosa

Uno de ellos es

para medir el flujo de

iones atraves de diferentes canales

Uno de ellos sirve para medir el voltaje

potencial de la

membrana y el otro para conducir la corriente eléctrica.

Métodos individual de canal de sodio y de potasio activados por el voltaje cuando se aumenta súbitamente la membrana denominada tetrodoxina

Por lo contrario el ,el ion etilamonio bloque los canales

de potasio cuando se aplican al interior de la fibra nerviosa

Pinza de Voltaje

Para medir la apertura del cierre de los canales de

voltaje

Funciones durante el Potencial de Acción

IONES

CON CARGA

NEGATIVA(ANIONES

)

IONES DE CALCIO

1

122

Células Excitables

“Excitables”

Son capaces de generar impulsos electroquímicos en sus membranas.

Estímulos Eléctrico Químico Mecánico Fotónico (luz)

Inicio del Potencial de AcciónSiempre que no haya alteraciones de la membrana de la fibra nerviosa, no se produce ningún potencial de acción en el nervio normal.

-90mv - a nivel cero

-90mv a nivel cero(mv)

Se abren los canales de sodio activados por voltaje

Permite la entrada rápida de iones sodio

Produce un incremento adicional del potencial de membranaAbre más canales de sodio hacia el interior

Mayor ingreso de iones sodioHallan abierto todos los canales de sodio

En un fracción de milisegundoPOTENCIAL DE

MENBRANA

Cierre de los canales de sodio Apertura de los canales de potasio

Umbral para el inicio del Potencial de Acción

No se producirá un potencial de acción hasta que el aumento inicial del potencial de membrana sea lo suficientemente grande como para dar origen al ciclo.

Externo

Interno

Na

K

Na

NaN

a

Na

K K

K K

Na

Na

Na

Na K-90mv

15-30 mv

-65mv

Umbral para la estimulación

Propagación del potencial de Acción

El Potencial de acción se desencadena en cualquier punto de una membrana excitable habitualmente excita porciones adyacentes de la membrana.

PROPAGACION DEL POTENCIAL DE ACCION

Dirección de PropagaciónUna membrana excitable no tiene una dirección de propagación única, sino que el potencial de acción viaja en todas las direcciones alejándose del estímulo.

Haya despolarizado toda la membrana

Principio de Todo o Nada

Aplicable a todos los tejidos excitables

El proceso de despolarización viaja por toda la membrana si las condiciones son las adecuadas, o no viaja en absoluto si no lo son.

POTENCIAL DE ACCIÓN

Inhibición de la excitabilidad

Inhibición de la excitabilidad: «estabilizadores»• Los factores estabilizadores de la membrana, reducen la

excitabilidad.• Por ejemplo, una concentración elevada de calcio en el líquido

extracelular reduce la permeabilidad de la membrana a los iones sodio y reduce simultáneamente la excitabilidad.

• Por tanto, se dice que el ion calcio es un «estabilizador».

Inhibición de la excitabilidad:anestésicos locales• Entre los estabilizadores más importantes que se utilizan en

clínica como anestésicos locales, como procaína y tetracaína. • Estos compuestos actúa directamente sobre las compuertas

de activación de los canales de sodio, haciendo que sea mucho más difícil abrir estas compuertas, reduciendo de esta manera la excitabilidad de la membrana.

Inhibición de la excitabilidad:anestésicos locales• Cuando se ha reducido la excitabilidad, tanto que el cociente

entre:• La intensidad del potencial de acción respecto al umbral de

excitabilidad (denominado «factor de seguridad») • se reduce por debajo de 1, los impulsos nerviosos no pasan a

lo largo de los nervios anestesiados.

Período refractario• No se puede producir un

nuevo potencial de acción en una fibra excitable mientras la membrana siga despolarizada por el potencial de acción precedente.

• El motivo de esto es que poco después del inicio del potencial de acción se inactivan los canales de sodio (o los canales de potasio, o ambos), y ninguna magnitud de la señal excitadora que se aplique a estos canales en este momento abrirá las compuertas de inactivación.

GRACIAS